HIV-1 TARの超高親和性リガンドにより、P-TEFbが認識するRNA構造が明らかになった

An ultra-high affinity ligand of HIV-1 TAR reveals the RNA structure recognized by P-TEFb.

• Matthew D Shortridge
• Paul T Wille
• Alisha N Jones
• Amy Davidson
• Jasmina Bogdanovic
• Eric Arts
• Jonathan Karn
• John A Robinson
• Gabriele Varani

抄録

HIV-1の転写活性化蛋白質Tatは、転写活性化応答エレメント（TAR）と結合し、超伸長複合体（SEC）のリクルートを促進し、統合されたプロウイルスゲノムの転写を促進する。Tat-TAR相互作用は、ウイルスの複製と潜伏状態からのウイルスの出現に重要であるため、この相互作用を阻害することで、新しい抗ウイルス剤や潜伏反転剤の発見が長年にわたって追求されてきました。しかし、高い親和性と選択性をもってRNAを直接標的とする活性化合物を発見することは、前臨床開発の大きな課題となっています。本研究では、Tatのアルギニンリッチなモチーフを模倣した大環状ペプチドを合理的に設計し、TARに低pMの親和性と100倍の選択性で結合することを報告する。これらの前例のない結合特性にもかかわらず、新しいリガンド（JB181）は、細胞内でのTat依存性の再活性化と、陽性転写伸長因子（P-TEFb）のTARへのリクルートを中程度にしか阻害しない。JB181-TAR複合体のNMR構造から、リガンドがP-TEFb/Tat1:57/AFF4/TAR複合体を模倣したTARループ内の構造を誘導することが明らかになった。これらの結果は、UCUバルジに結合する高親和性リガンドがSECのリクルートを阻害する可能性が低いことを強く示唆しており、TARループの標的化が効果的なTat阻害剤の必須の特徴となることを示唆している。

The HIV-1 trans-activator protein Tat binds the trans-activation response element (TAR) to facilitate recruitment of the super elongation complex (SEC) to enhance transcription of the integrated pro-viral genome. The Tat-TAR interaction is critical for viral replication and the emergence of the virus from the latent state, therefore, inhibiting this interaction has long been pursued to discover new anti-viral or latency reversal agents. However, discovering active compounds that directly target RNA with high affinity and selectivity remains a significant challenge; limiting pre-clinical development. Here, we report the rational design of a macrocyclic peptide mimic of the arginine rich motif of Tat, which binds to TAR with low pM affinity and 100-fold selectivity against closely homologous RNAs. Despite these unprecedented binding properties, the new ligand (JB181) only moderately inhibits Tat-dependent reactivation in cells and recruitment of positive transcription elongation factor (P-TEFb) to TAR. The NMR structure of the JB181-TAR complex revealed that the ligand induces a structure in the TAR loop that closely mimics the P-TEFb/Tat1:57/AFF4/TAR complex. These results strongly suggest that high-affinity ligands which bind the UCU bulge are not likely to inhibit recruitment of the SEC and suggest that targeting of the TAR loop will be an essential feature of effective Tat inhibitors.

© The Author(s) 2018. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.